 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Пограничный слой на теле. Сопротивление трения тела
Проанализируем отличия пограничного слоя на теле от пограничного слоя на пластине. На рис.26,а показано тело, обтекаемое потоком жидкости, и кривая распределения коэффициента давления 
. В зоне I, начиная от носа тела и до сечения, соответствующего 
, коэффициент давления, а значит, и само давление понижаются, то есть в этой зоне 
- градиент давления отрицательный. Наоборот, в зоне II от сечения с до кормы тела давление непрерывно повышается, то есть здесь градиент давления положителен: 
. В результате в носовой части (зона I) жидкость течет в области, где давление понижается вдоль потока, что приводит к ускорению потока. В кормовой части (зона II) поток, наоборот, подтормаживается, из-за того, что жидкость здесь течет из области меньшего давления в область большего давления.
На пластине (рис. 26,б) градиент давления равен нулю – давление вдоль пластины не меняется.
На рис.26,в приведено сравнение профилей скоростей в пограничном слое на теле и пластине. Такое сравнение делается возможным, если профили скоростей представить в безразмерном виде, так, как это показано на рис.27, где по горизонтальной оси отложена относительная скорость 
, а по вертикальной – относительное расстояние от стенки 
. Безразмерный профиль скоростей на пластине одинаков по всей ее длине, а на теле из-за влияния градиента давления он более полный в носовой части (зона I) по сравнению с пластиной и менее полный в кормовой (зона II).
Сопротивление трения обусловливается касательными напряжениями на поверхности тела t0, которые определяются по закону Ньютона градиентом скорости на стенке 
. Из этого следует, что кривизна поверхности тела влияет и на изменение касательных напряжений вдоль нее по сравнению с пластиной. В носовой части тела, где частицы жидкости движутся под влиянием отрицательного градиента давления, касательные напряжения несколько увеличиваются по сравнению с пластиной, а в кормовой уменьшаются.
В корабельной гидромеханике вводится понятие эквивалентной пластины. Это пластина, имеющая ту же длину и смоченную поверхность, что и тело, и обтекаемая с той же скоростью. Сопротивление трения тела немного больше, нежели сопротивление трения эквивалентной пластины в силу того, что касательные напряжения в носу больше, чем в корме. Однако это увеличение невелико (порядка нескольких процентов) и зависит от относительного удлинения тела – отношения длины к ширине или диаметру. Чем удлинение больше, тем меньше разница в сопротивлении трения тела и эквивалентной пластины.
Поиск по сайту: